PEMFC單體電池電壓檢測(cè)器及電子負(fù)載的設(shè)計(jì)開發(fā).pdf

1、燃料電池是一種高效、低噪音和少污染的潔凈能源。在能源問題層出不窮的今天，燃料電池由于自身的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為全球能源研究的熱點(diǎn)，其在固定電站，汽車及消費(fèi)類電子中已經(jīng)開始應(yīng)用。在過去的幾十年里質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)技術(shù)已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，其具有在室溫下快速啟動(dòng)、排水方便、使用壽命長(zhǎng)以及比功率、比能量高等突出特點(diǎn)，特別適合為電動(dòng)汽車、便攜設(shè)備等提供動(dòng)力。 除了其內(nèi)部電極性能和電池制造工藝外，監(jiān)控系統(tǒng)也是影響質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)

2、性能的一個(gè)重要因素。在質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)能夠根據(jù)電池的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)、負(fù)載的要求等隨時(shí)調(diào)節(jié)燃料的流量、電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及風(fēng)扇的開和關(guān)，以保證燃料電池能夠高效的運(yùn)行。 而在監(jiān)控系統(tǒng)中，燃料電池單體電壓檢測(cè)系統(tǒng)是非常重要的部分。因?yàn)橘|(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的核心部分燃料電池堆是由多塊獨(dú)立進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的燃料電池單板串聯(lián)構(gòu)成的。每片燃料電池單板在啟動(dòng)以及正常運(yùn)行時(shí)有正常安全的輸出電壓范圍，如果某一片燃料電池單板的輸出電壓不

3、在正常范圍內(nèi)，那么這片燃料電池單板可能發(fā)生了故障。在燃料電池極板串聯(lián)發(fā)電的情況下，一片燃料電池單板的故障必然造成燃料電池停止運(yùn)行，由于燃料電池是電化學(xué)反應(yīng)的載體，一片燃料電池單板的故障甚至?xí)g整個(gè)燃料電池系統(tǒng)的核心部分燃料電池堆。所以確保每一片燃料電池單板的正常運(yùn)行是質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)正常安全運(yùn)行的必要前提。因此通過檢測(cè)燃料電池單體電壓來檢測(cè)每片燃料電池單板是否正常就成為燃料電池運(yùn)行系統(tǒng)過程中非常重要的檢測(cè)環(huán)節(jié)。 在質(zhì)子交

4、換膜燃料電池監(jiān)控系統(tǒng)中，燃料電池單體電壓檢測(cè)系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立的部分。燃料電池單體電池電壓檢測(cè)系統(tǒng)可以集成在整個(gè)燃料電池監(jiān)控系統(tǒng)中成為監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，也可以以燃料電池單體電壓檢測(cè)器的形式獨(dú)立于燃料電池監(jiān)控系統(tǒng)，在燃料電池外部獨(dú)立使用。 在燃料電池系統(tǒng)在開發(fā)以及正常運(yùn)行的過程中另一個(gè)重要的檢測(cè)裝置是電子負(fù)載。電子負(fù)載基本原理是模擬燃料電池將要為之供電的負(fù)載或者常見負(fù)載來檢測(cè)質(zhì)子交換膜燃料電池單體電池系統(tǒng)在對(duì)應(yīng)不同負(fù)載的情況下的輸

5、出電壓和電流以及功率。這對(duì)于在開發(fā)過程中燃料電池系統(tǒng)的實(shí)際輸出功率范圍的測(cè)定是非常重要并且有效的。 本文的研究就是基于用良好的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來保證燃料電池系統(tǒng)正常運(yùn)行以及良好運(yùn)行的目的，在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了PEMFC單體電池電壓檢測(cè)器和電子負(fù)載的開發(fā)。主要工作是： 1.單體電池電壓檢測(cè)器的硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)燃料電池堆的單體電池電壓的巡回檢測(cè)； 2.電子負(fù)載的硬件設(shè)計(jì)； 3.探討進(jìn)一步